Microbiological characteristics of peaty-moorsh soils subjected to drying and wetting

Acta Agrophysica, 2002, 68, 21-28

CHARAKTERYSTYKA MIKROBIOLOGICZNA GLEB

TORFOWO-MURSZOWYCH PODDANYCH OSUSZANIU I NA WILŻANIU M Dqbek-S~reniall'ska

Instytut Agrolizyki im. Bohdann Dobrz<lóskiego PAN

ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin 27, Polska; email: mdsz@demckr.ipan.lublin.pl

S t r c s z C z c n i c: Celem niniejszej pracy bylo przcpro\V3dzcnic charakterystyki mikrobio-logianej wybranych utworów torfowo-murszowych poddanych osusz~Hliu i nawilż<miu \V w:H"un-bch bboratol)'jnych. Obiekt badrlti stanowi b gleba torfowo-murszowa o różnym stopniu zmurszenia oznaczonego według Okruszki jako MIl - slabo zmurszałe o pierwszym stopniu

zmurszenia i MIli - wtórnie słabo przeobrużonc, o drugim stopniu zmurszenia. Przeprowadzono

charakterystykę mikrobiologiczną wybranych utworów torfowo-murszowych poddanych osuszaniu i

nawilżaniu w warunbch laboratoryjnych. Stwierdzono, że w trakcie procesu murszenia zmniejszałn się wyraźnie liczebność badanych mikroorganizmów. Zarówno zabieg przesuszenia gleby jak i jej przesuszenie z ponownym nawilżeniem spowodował obniżenie liczebności większości badnnych grup drobnoustrojów.

S ł o w n k I u c z o w e: liczebność mikroorganizmów, gleby torfowo-murszowe o róZnych stopniu transform<lcji, poddane suszeniu i nawilzaniu.

WSTĘP

Torfowiska i gleby pochodzenia torfowego zajmują znaczne obszary naszego kraju. Gleby torfowo-murszowe powstały z odwodnionych gleb torfowych pod

wpływem procesu l11urszotwórczego. Proces ten ma miejsce w wierzchnich

warstwach torfowiska w warunkach okresowej aerobiozy i anaerobiozy spowo-dowanej zmiennym stanem uwodnienia torfu [II].

Kryterium podzialu gleb torfowo-murszowych jest stopień zaawansowania procesu murszenia. Naukowe podstawy klasyfikacji gleb torfowych \V zależności

od natężenia procesu murszenia opracował Okruszko [9-11]. Na podstawie cech morfologicznych profilu glebowego oraz struktury masy murszowej Okruszko

Mtll, Mtlll) oraz trzy rodzaje utworów murszowych, tj. mursze torfiaste li mursze próchniczne l2 i mursze właściwe (ziarniste) l3·

Gawlik [3,4] podkreśla, że wplyw stopnia zmurszenia gleb organicznych na róźnicowanie się warunków wzrostu i rozwoju roślin wiąże się głównie ze zmianami właściwości wodno-retencyjnych utworów murszowych, będących tworzywem tych gleb. Wspomniane zmiany, zachodzące na ogól stopniowo i

wykazujące ścisły związek z głębokością odwodnienia oraz czasem jego trwania nasilają się znacznie, gdy gleby te są ekstensywnie użytkowane [5]. Na podstawie zróżnicowania chłonności wodnej Gawlik [3,4] dokonal podziału utworów tor-fowych wtórnie przeobrażonych (murszów) na 6 grup.

Proces murszenia gleb torfowych prowadzi do przeobrażenia ich właściwości fizycznych, chemicznych i biologicznych. Celem niniejszej pracy było

przeprowa-dzenie charakterystyki mikrobiologicznej wybranych utworów torfowo-murszo-wych poddanych osuszaniu i nawilżaniu w warunkach laboratoryjnych.

MATERIt\L 1 METODY

Próbki gleby do badań pochodziły z Pojezierza Lęczyńsko-Włodawskiego, wchodzącego w skład Poleskiego Parku Narodowego, który w znacznym stopniu

pokryty jest przez torfowiska wysokie. Badaniami objęto wybrane gleby torfowo-murszowe o różnym stopniu zmurszenia oznaczonego według Okruszki [I I], Ij. słabo zmurszalą o pierwszym stopniu zmurszenia (MtI) i o drugim stopniu zmurszenia wtórnie słabo przeobrażone (Mtll). t\nalizom mikrobiologicznym poddano następujące próby gleb Mtl i Mtll: glebę pobraną w 1995 roku i przechowywaną w warunkach laboratoryjnych, umożliwiających utrzymanie

wil-gotności wyjściowej; glebę świeżą, pobraną \V roku 1998 o wilgotności wyj-ściowej; glebę pobraną w 1998 roku przesuszoną na powietrzu i następnie nawilżoną do wilgotności wyjściowej; glebę pobraną w 1998 roku i osuszoną na powietrzu. Liczebność wybranych grup drobnoustrojów oznaczano metodą

ho-dowlaną. Określano ogólną liczebność bakterii, liczebność mikroorganizmów

zy-mogennych, przerwalnikujących tlenowych i beztlenowych [2], oligotroficznych, grzybów [6], amonifikatorów [12], redukujących azotany i amylolitycznych [13]. Wyniki analiz poddano analizie statystycznej na podstawie 95 % metody LSD.

CHARAKTERYSTYKA MIKROBIOLOGICZNA GLEB 23 WYNIKI i DYSKUSJA

W efekcie przeprowadzonych badal' zauważono znaczne różnice w liczebnościach badanych grup fizjologicznych drobnoustrojów w zależności od stopnia zmurszenia gleby torfowej oraz zastosowanych zabiegów osuszania i

nawilżania. W glebie o pierwszym stopniu zmurszenia (Mtl) liczebności badanych

grup fizjologicznych drobnoustrojów byly na ogól wyższe niż w glebie o drugim stopniu zmurszenia (Mtll), co obrazują Rys. 1-5.

500

Mt I

I 400

i/

J>' o 300 '

:::.

y.

i!

200· -, 100 O

Ogółem Zymogenne Oligotrofy Grzyby Przetrwalne tlenowe

D Gleba wilgotna 1995 B Gleba świeża 1998 [] Gleba nawilżona 1998 • Gleba sucha 1998

Rys. I. Liczebność mikroorganizmów w glebie o pierwszym stopniu znlllrszcni~ (MI J). j.t.k.:

jed-nostki tworzące kolonie

Fig. I. NUlllber af mi!.:roorganisJlls in the pcaty-moorsh 50il in the illili:l] step

ar

transfonnation (Mil). j.t.k.: colony forming units

W przeprowadzonych badaniach stwierdzono, że bakterie oligotroficzne

występowaly najłiczniej w glebie pobranej w roku ł 995 i w następnej kolejności w glebie świeżej pobranej w roku 1998 o wilgotności wyjściowej, co obrazują wykresy. W tychże próbach najintensywniej przebiegal proces amonifikacji

Wyniki analiz poddano analizie statystycznej na podstawie 95% metody LSD.

Zarówno zabieg przesuszenia gleby jak i jej przesuszenia z ponownym nawi lże­ niem do wilgotności wyjściowej spowodowaly często obniżenie liczebności większości

150/

Mtll

!

I 100./

o

·

Ogółem Zymogenne Oligotrofy Grzyby

m2*"/ Przetrwalne

tlenowe

o

Gleba wilgotna 1995 El Gleba świeża 1998

&'l Gleba nawilżona 1998 • Gleba sucha 1998

Rys. 2. Liczebność mikroorganizmów \V glebie wtórnie słabo przeobrażonej (Mtll) j.Lk.: jednostki

tworzące kolonie

Fig. 2. Number ofmicroorganisIl15 in the peaty-moorsh soiJ wcakly sccondarily trnnsformcd (Mili).

j.t.k.: colony forming units

Mt I

~ M o ~ -' lL Z 9000 8000 · 7000 6000 5000 4000 3000 2000 ' , 1000 / O ,;/ /.,' ... ' Przetrwalne Amonifikatory beztlenowe Reduk. Azotany Amylolityczne

[J Gleba wilgotna 1995 El Gleba świeża 1998

Iill Gleba nawilżona 1998 • Gleba sucha 1998

Rys. 3. Liczebność mikroorganizmów \V glebie o pierwszym stopniu zmurszenia (MI J). NPL: na.i-b~ll'dziej prawdopodobna liczba

Fig. 3. Numhcr ol' microorganisllls in thc pcaty-moorsh soil in thc inili31 step ol' transrormation

CHARAKTERYSTYKA MIKROBIOLOGICZNA GLEB

MtII

4500/ ' I , 4000·:-'

'/

3500·" 3000/ M~ ~ 2500 i~/ ...J 2000! /

o.

I ,

z

1500)/ ! / 1000

V

i , --5001/ o·~/~;;,;;;z;;~~

Przetrwalne Amonifikatory Reduk.

beztlenowe Azotany

~--,7

Amylolityczne

o

Gleba wilgotna 1995 E3 Gleba świeża 1998 r;:;) Gleba nawilżona 1998 • Gleba sucha 1998

25

Rys. 4. Liczebność mikroorganizmów \V glebie wtórnie sbbo przeobrażonej (MIli). NPL najbard

z-iej prawdopodobna liczba

Fig. 4. Number ofmicroorganisms in Ihe peaty-moorsh soil weakly secondarily transformed (MIli).

NPL: most probably number

M ₇₀ o

=.

60

;:

'0 50 E ₄₀

!

I

.t:! c: ₃₀ ni Ol 20 ~

ł

O

!

I

O ₁₀

f

l

~ r

-""

_E O j ...

'"

co re co

'"

co re co '0 _{m m co m m} m co m 'VI m m o m m m O m O ;!:; ;!:; c: _{re re 'li re re re li} re .o co ·N _m .c <:: N _re .c W _{15 .<!1} u ₁₅ Ol "co u N "co :J _li :J O go ~ mm <n go rem <n li .<n .cm li '<n .cm m ...J _re u~ _.D re re u~ .D m .D :J Q) ro .D

"

_.<!1 Q) <n .D Q) <n .D C3 t9 .<!1 _C3 ro .<!1 _C3 re t9 .D Q) t9 .D Q) C3 C3 Mt I Mtll

Rys. 5. Analiza statystyczna wyników badań mikrobiologicznych

badanych drobnoustrojów. Szczególnie dotyczylo to bakterii zymogennych, oligotroficznych i amonifikatorów. Rysunek 5 obrazuje analizę statystyczną wyników badań. Jak wynika z wykresu, istotnie wyższą liczebność drobnoustro-jów stwierdzono w glebie świeżej Mil z roku 1998 w porównaniu z tą samą glebą

wysuszoną, ponownie nawilżoną i suchą bez dodatkowego nawilżenia. Podobne

zależności w liczebności mikroorganizmów stwierdzono poddając badaniom glebę

torfową o wyższym stopniu zmurszenia (Mil I). Również i w tym przypadku, istot-nie wyższą I iczebność drobnoustrojów stwierdzono w glebie świeżej z roku 1998 w porównaniu z tą samą glebą wysuszoną, poddaną ponownemu nawilżeniu i

suchą bez nawilżenia. Z Rys. 5 wynika także, iż istotnie większą liczebność

drob-noustrojów ogólem stwierdzono w glebie torfowej Mtl (o pierwszym stopniu zmurszenia) pobranej w roku 1995 w porównaniu z glebą MtII (gleba torfowa o

wyższym stopniu zmurszenia).

Wyniki Chmielewskiego [I] potwierdzają, że dzialalność mikroflory w gle-bach torfowych jest bardzo ściśle uzależniona od stosunków powietrzno-wodnych oraz od stopnia zmurszenia torfu.

Prawdopodobnie w trakcie murszenia zachodzą równocześnie procesy amoni-fikacji, nitryfikacji i redukcji azotanów, na co wskazują przedstawione liczebności poszczególnych grup badanych drobnoustrojów (Rys. 1-4).

Wraz ze zmniejszeniem uwilgotnienia gleby torfowej intensyfikuje się tempo rozkladu substancji organicznej. Rozklad zachodzi w kierunku dwóch równolegle

występujących procesów: mineralizacji i humifikacji. Glówną częścią skladową

gleb torfowych jest substancja organiczna. Substancja ta utrzymuje się w nich

dzięki ochronnemu dzialaniu wody. O ile mineralizacja substancji organicznej

prowadzi do jej rozkładu i w konsekwencj i do jej zaniku, to humifikacja powoduje powstanie nowych związków organicznych [7, 8] Mineralizacji ulegają związki

węglowe i azotowe, mające procentowo duży udział w ogólnym sk ladzie

sub-stancji organicznej masy torfowej. Na podstawie przeprowadzonych badali można

założyć, że w trakcie murszenia gleb torfowych podstawowym procesem

przeprowadzanym przez mikroorganizmy jest rozklad substancji organicznej z wykorzystaniem azotanów jako utleniaczy [14].

WNIOSKI

I. W trakcie procesu murszenia zmieniala się wyraźnie liczebność badanych grup mikroorganizmów.

CHARAKTERYSTYKA MIKROBIOLOGICZNA GLEB 27

2. Zarówno zabieg przesuszenia gleby jak i jej przesuszenia z ponownym

naw i lżeniem powodowały statystycznie istotne obniżenie I iczebności

drob-noustrojów.

PiŚMIENNICTWO

1. ChrnicJwski K.: Wpływ wnnlllków siedliskowych na :lktywność mikrobiologiczną gleb torfu-wych. Pol. Eeol. Stud., 17, 143·153. 1991.

2. Frcd E.B., \Vllksman S.A.: Laboralory Ilwllual ol' generał Illicrobiology. Me Grnw-Hill Baok Comp. New York - London sIr. 145, 1928.

3. Gawlil< J.: Przydatność wskaźnika chłonności wodnej do oceny sIanu wtórnego przeobrażenia

gleb torfowych. Wiad. IMUZ, 18, 197-216, 1996.

4. Gnwlik J.: Oivision of ditlerently silted peal form.,tiolls inro classes according to their stale ol' secondm)' transformations. Acta Agrophysica. 26. 17-24,2000.

5. G:nvlili J., Dembek W.: Ekosystemy torfowiskowe Polesia (rouząje i przemiany strukturalne)

Acta Agrophysica. 66, 121-145,200:2.

6. Martin J.P.: Use ol" acid. rose bengal and streptomycin in the pl ale method lor estimating soil

fungi. Soi I Sei., 69, 215,1950.

7. Matyka-Sarz)'llskOl D., Sokołowska Z.: Ocena zawartosci utlenialnej frakcji węgla w gl~bach

torfowo-murszowych o różnym stopniu wtórnych przeobrażeri. Acta Agrophysica, 38. 149-156.

2000.

8. Matyka-Sarzyrlsł<lI D., Sokołowska Z.: Przebieg procesów sorpcji i desorpcji pnry wodnej na

utwornch murszowych wytworzonych z torfów niskich.Acta Agrophysica, 53, 117-121.2001.

9. Okruszko li.: Podstnwy klasyfikacji gl eh organicznych. WirJd. IMUZ, 12, 19-38.1974.

10. Okruszko H.: ZrJsady rozpoznawania i podzi<llll gleh hydrogcnicznych z punktu widzenia

po-trzeb meliorllcji. Bibl. Wiad. IMUZ, 52. 7-54,1976.

l!. Okruszko H.: Phenomenon of peat soil degradation in the light of exsperiments. Acta

Agro-physica. 26. 7-15. "000.

12. Parkinson D., GI'a)' T.R.G., WilliaIlls S.T.: Methods roI' studying the ecology of soil micro-or-ganisms. l3lackwcll Scientific Publication, Oxford, Edinburgh str., 116. 1971.

13. PocholI .J., Tn,dieux P.: Techniques danalyse en microbiologic du sol. Edition de Ja Tourellc,

SI. Mondć str., II!. 1962.

14. Wyczółkowski AJ., Bicg:lllowski A., Malicki J., Oąbck-Szrcniawska M.: Liczehnosć i współwystępowanie mikroorg:mizmów w murszejącej glehie. W: Fizyczna degradacja gleb:

MICROBIOLOGICAL CHARACTEJUSTCS OF PEATY-MOORSH SOILS

SUBJECTED TO DRYING AND WETTING

M. Dąbek-Szreniawska

lnstitute of Agrophysics, Polish I\cmlemy ofSciences

Doświadczalna 4 SIr., 20-290 Lublin 27, Pobnd e-mail: mdsz@demeter.ipan.lublin.pl

A b s t r a c I: The stlldy was conducted on pC::lty-moorsh soils at dirrcJ'cllt stale ol' secondary

transformation and subjecled to air drying and rewening. Main purpose orthe research was to

deter-minc changes in qunntity ofthe following microorganisllls: copiotrophics, oligotrophics, aerobic and anaerobie sporeforming, ammonifying, nilmle reducing and starch hydrolysing microorganisms. Quantity ar microorganisms decreascd distinctly in Ihe soil sam pies nI the highcr slagc ar secondary transformation (MtII) rmd subjected lo <tir drying and welting in I"boratory conditiolls.

K c y w o r d s: quantity of microorganisllls, penty·rnoorsh soils at differcnt Slale ot"

Irnnsforma-lion, air dried and rewetted

PODZIĘKOWANIE:

Dr Andrzejowi Wyczółkowskiemu, mgr Marzenie Oksieniuk, Tomaszowi Wieczorkowi, Annie Nowak i Monice Komorowskiej wyrażam po-dziękowanie za pomoc.